不同甘薯品種抗UV-B輻射增強(qiáng)的效應(yīng)分析*

孟凡來(lái)，郭華春

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不同甘薯品種抗UV-B輻射增強(qiáng)的效應(yīng)分析*

孟凡來(lái)1,2，郭華春1**

（1．云南農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)與生物技術(shù)學(xué)院，昆明 650201；2．云南省文山州農(nóng)業(yè)科學(xué)院，文山 663000）

用比色法研究人工增強(qiáng)UV-B輻射對(duì)盆栽‘滇紫甘薯24’（‘DZS24’）和‘徽薯’（‘HS’）成熟葉片滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)含量和抗氧化酶比活力的影響及其種間差異。結(jié)果表明：增強(qiáng)UV-B輻射下2品種的可溶性糖含量（SSC）均隨輻射強(qiáng)度的增加而顯著降低，可溶性蛋白質(zhì)含量（SPC）均為前期隨輻射強(qiáng)度的增加而降低，后期隨輻射強(qiáng)度的增加而升高，但‘HS’的變化幅度均大于‘DZS24’，‘DZS24’的游離脯氨酸含量（FPC）隨輻射強(qiáng)度的增加而增加，‘HS’則與其相反；2品種的超氧化物歧化酶（SOD）和過(guò)氧化氫酶（CAT）比活力隨輻射強(qiáng)度的增加而升高，POD（過(guò)氧化物酶）比活力隨輻射強(qiáng)度的增加而降低，但相同輻射下‘DZS24’的SOD比活力的增幅大于‘HS’，POD和CAT比活力的變幅小于‘HS’。因此‘DZS24’具有比‘HS’更強(qiáng)的滲透調(diào)節(jié)和抗氧化能力，更適于在UV-B輻射強(qiáng)烈的低緯高原地區(qū)種植。

甘薯；UV-B輻射；滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)；抗氧化酶比活力

大氣臭氧層破壞導(dǎo)致到達(dá)地表的太陽(yáng)UV-B輻射（280?320nm）增加，過(guò)量的UV-B輻射可以攻擊植物的DNA、蛋白質(zhì)和膜系統(tǒng)進(jìn)而對(duì)植物的生長(zhǎng)發(fā)育和生理代謝等多方面產(chǎn)生負(fù)面影響[1]。因此，研究UV-B輻射增強(qiáng)對(duì)生物的效應(yīng)并制定有效的防護(hù)對(duì)策，已成為世界各國(guó)在農(nóng)作物栽培過(guò)程中面臨的一項(xiàng)重大課題[2-3]。植物在面臨強(qiáng)UV-B脅迫時(shí)一方面通過(guò)積累可溶性糖、可溶性蛋白質(zhì)和脯氨酸等主要滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)[4]，來(lái)維持或強(qiáng)化葉片細(xì)胞在強(qiáng)UV-B輻射下的滲透調(diào)節(jié)能力，另一方面通過(guò)提高SOD（超氧化物歧化酶）、POD（過(guò)氧化物酶）及CAT（過(guò)氧化氫酶）等抗氧化系統(tǒng)關(guān)鍵酶的活性，減輕活性氧自由基（ROS）的損傷[5]，使植物體內(nèi)活性氧維持在一個(gè)較低的水平，防止活性氧引起的膜脂過(guò)氧化及其它傷害。當(dāng)UV-B輻射劑量超過(guò)植物自身所能承受的閾值后，則會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞膜脂質(zhì)過(guò)氧化，從而使植物產(chǎn)生氧化傷害現(xiàn)象[6]。蘇貝貝[7]研究發(fā)現(xiàn)，顛茄游離脯氨酸和可溶性糖含量隨UV-B輻射強(qiáng)度的增加而增加，且隨著處理天數(shù)的增加均呈先增加后降低的趨勢(shì)。李曉陽(yáng)等[8]報(bào)道用低劑量的UV-B輻射（輻射劑量≤1.0kJ·m?2·d?1）可促進(jìn)擬南芥中可溶性蛋白質(zhì)含量的增加，而高劑量的輻射（輻射劑量>1.0kJ·m?2·d?1）則抑制其合成。歐陽(yáng)磊等[9]研究發(fā)現(xiàn)，隨著UV-B輻射時(shí)間的增加，煙草品種K326的SOD和POD活性較對(duì)照顯著增加，CAT活性呈先增加后降低的趨勢(shì)。

甘薯[(L.)Lam.]具有低投入、高產(chǎn)出、耐干旱、耐脊薄特性，尤其適合云南山地農(nóng)業(yè)生態(tài)條件，為云南第二大薯類作物，在云南省的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)生活中具有舉足輕重的作用。薯肉顏色為紫色至深紫色的甘薯稱為紫甘薯（）又稱紫薯，與普通甘薯相比，其富含花青素、黃酮、綠原酸等多種營(yíng)養(yǎng)成分，具有抗氧化、預(yù)防心血管疾病、抗癌和護(hù)肝等保健功效[10?11]，隨著生活水平和健康意識(shí)的提高，紫甘薯越來(lái)越受到消費(fèi)者的青睞，市場(chǎng)前景看好，適當(dāng)發(fā)展優(yōu)質(zhì)紫甘薯栽培，不僅有利于居民膳食結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，而且也是發(fā)展云南高原特色農(nóng)業(yè)、效益農(nóng)業(yè)的有效途徑。云南地處低緯高原，空氣稀薄，紫外線較強(qiáng)[12]，受臭氧破壞的影響也較大，因此，研究臭氧破壞后UV-B增強(qiáng)對(duì)當(dāng)?shù)刂匾r(nóng)作物甘薯的影響及其反應(yīng)機(jī)制，對(duì)保證當(dāng)?shù)馗适懋a(chǎn)業(yè)持續(xù)平穩(wěn)發(fā)展具有重大意義，而且具有一定的科研前瞻性。當(dāng)前國(guó)內(nèi)外學(xué)者已對(duì)小麥、玉米和大豆等作物受UV-B輻射增強(qiáng)的影響進(jìn)行了較為深入系統(tǒng)的研究[13?14]，但關(guān)于UV-B輻射對(duì)甘薯效應(yīng)的研究鮮有報(bào)道。本試驗(yàn)以生物學(xué)性狀不同的2個(gè)甘薯栽培品種為研究對(duì)象，通過(guò)室外盆栽人工增強(qiáng)UV-B輻射的方法，研究UV-B輻射增強(qiáng)對(duì)其滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)和抗氧化酶比活力的影響，分析該2個(gè)甘薯品種滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)和抗氧化酶的特性差異，旨在為低緯高原抗UV-B優(yōu)良甘薯品種的選育和甘薯抗UV-B機(jī)理的研究提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

紫色甘薯：‘滇紫甘薯24’（‘DZS24’）（品種登記號(hào)：云種鑒定2015046號(hào)）由云南農(nóng)業(yè)大學(xué)薯類作物研究所選育的高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)紫色甘薯品種[15]；普通甘薯：‘徽薯’（‘HS’），為20世紀(jì)70年從安徽引進(jìn)的優(yōu)質(zhì)鮮食品種，現(xiàn)為云南省建水甘薯種植區(qū)的主栽品種[16]，由云南省建水農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣站提供（表1）。

表1 不同甘薯品種主要營(yíng)養(yǎng)器官特征

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)在云南農(nóng)業(yè)大學(xué)后山試驗(yàn)田內(nèi)（25.04° N，102.73° E，海拔1950.0m）進(jìn)行，采用盆栽，盆高35cm，直徑40cm；基質(zhì)為紅壤土和腐殖土按1:1比例混勻，株行距為35cm×40cm。2017年6月15日進(jìn)行扦插，約20d后發(fā)根緩苗（7月5日）開(kāi)始UV-B照射，直至收獲結(jié)束照射。

將帶有防雨燈架的紫外燈安裝于田間搭建的網(wǎng)架上，紫外燈管（UVB-40，南京產(chǎn)）波長(zhǎng)280～320 nm，輻照強(qiáng)度以燈管至甘薯最高葉面的高度和燈管數(shù)量調(diào)節(jié)，用UV-B型紫外輻照計(jì)測(cè)量輻照強(qiáng)度（北京產(chǎn)）。燈管高度隨植株的生長(zhǎng)高度進(jìn)行調(diào)整，同時(shí)對(duì)照組安裝空燈架以使其與處理的自然光照條件一致。設(shè)對(duì)照（CK：自然光照）、低輻射劑量（T1：在自然光照基礎(chǔ)上增加3.6kJ·m?2·d?1）和高輻射劑量（T2：在自然光照基礎(chǔ)上增加7.2kJ·m?2·d?1）3個(gè)處理，分別相當(dāng)于昆明地區(qū)0%、14.4%和28.8%的臭氧衰減量（以夏至日晴天UV-B輻射強(qiáng)度10kJ·m?2·d?1為背景值），每天照射5h（11：00?16：00）直至收獲。每處理重復(fù)3次，每重復(fù)栽種15株，四周設(shè)1行保護(hù)行。7月25日第一次取樣，此后每隔20d取樣一次，整個(gè)生育期共取樣5次。每次取樣于9：00?10：00進(jìn)行，按處理梯度分別取樣，選取主蔓倒6?倒10葉，快速剔除主脈并用錫鉑紙包好放入液氮罐中，于實(shí)驗(yàn)室內(nèi)貯存于?80℃冰箱中待用。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目

1.3.1 甘薯葉片滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)含量的測(cè)定

葉片游離脯氨酸含量（Free Proline Content，F(xiàn)PC）采用茚三酮顯色法[17]，可溶性蛋白質(zhì)含量（Soluble Protein Content，SPC）采用考馬斯亮藍(lán)G250法[17]，可溶性糖含量（Soluble Sugar Content，SSC）采用硫酸?蒽酮法[17]。

1.3.2 甘薯葉片抗氧化酶活性的測(cè)定

超氧化物歧化酶（SOD）、過(guò)氧化物酶（POD）和過(guò)氧化氫酶（CAT）分別采用SOD-2-Y、POD-2-Y和CAT-2-Y試劑盒測(cè)定[18]。

1.3.3 甘薯葉片抗氧化酶比活力的計(jì)算

SOD、POD和CAT的比活力均為其酶活力除以可溶性蛋白質(zhì)含量。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用Excel2016軟件對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和作圖，采用SPSS22.0軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行單因素方差分析和相關(guān)性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 UV-B輻射增強(qiáng)下不同甘薯品種葉片中滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)含量的變化

2.1.1 游離脯氨酸含量

由圖1可見(jiàn)，增強(qiáng)UV-B輻射下，‘DZS24’和‘HS’的游離脯氨酸含量（FPC）總體上隨輻射時(shí)間的增加而降低，但具體看來(lái)二者存在較大差異。與對(duì)照相比，‘DZS24’在T1、T2處理下的變化趨勢(shì)與對(duì)照一致，而HS在T2處理下的谷值則比對(duì)照提前20d。‘DZS24’T1、T2的最大增幅分別出現(xiàn)在第20天（10.79%）和第80天（29.96%），最大降幅分別出現(xiàn)在第40天（18.05%）和第20天（0.56%）；‘HS’T1、T2的最大增幅均出現(xiàn)在第60天，分別顯著增加了17.55%和23.55%，最大降幅均出現(xiàn)在第40天，分別顯著下降了10.60%和41.40%。整個(gè)處理過(guò)程中‘DZS24’總體上呈T2>CK>T1的趨勢(shì)，‘HS’大致在前期呈CK>T1>T2，后期呈T1>CK>T2的趨勢(shì)。相關(guān)分析表明，‘DZS24’和‘HS’的FPC與輻射強(qiáng)度的相關(guān)系數(shù)分別為0.671和?0.771，且均與輻射強(qiáng)度呈顯著相關(guān)性（P<0.05）。可見(jiàn)，增強(qiáng)UV-B輻射下‘DZS24’的FPC隨輻射強(qiáng)度的增加而增加，‘HS’則與之相反。

圖1 增強(qiáng)UV-B輻射下不同甘薯品種葉片的游離脯氨酸含量（FPC）

注：小寫(xiě)字母表示處理間在0.05水平上的差異顯著性。短線表示標(biāo)準(zhǔn)誤差。下同。

Note：Lowercase indicates the difference significance among treatments at 0.05 level. The short bar is standard error. The same as below.

2.1.2 可溶性蛋白質(zhì)含量

由圖2可知，相同輻射下‘HS’和‘DZS24’的可溶性蛋白質(zhì)含量（SPC）總體上呈低?高?低的變化趨勢(shì)。具體看來(lái)，‘DZS24’T1和T2的最低值（第40天）均比對(duì)照（第60天）提前20d，‘HS’（第40天）則均比對(duì)照（第100天）提前60d?！瓺ZS24’T1和T2的最大增幅均出現(xiàn)在第60天，分別增加了24.74%和11.98%；‘HS’的最大增幅均出現(xiàn)在第100天，分別增加了25.86%和22.17%。相同輻射下‘DZS24’的變化幅度總體上小于‘HS’，可見(jiàn)‘HS’的SPC受到的影響更大。相關(guān)分析表明，‘DZS24’和‘HS’的SPC與輻射強(qiáng)度的相關(guān)系數(shù)分別為0.112和0.337，且相關(guān)性均不顯著。

圖2 增強(qiáng)UV-B輻射下不同甘薯品種葉片的可溶性蛋白質(zhì)含量（SPC）

2.1.3 可溶性糖含量

從圖3可看出，相同UV-B輻射下‘DZS24’和‘HS’的可溶性糖含量（SSC）總體呈先升高后下降的趨勢(shì)，整個(gè)生育期內(nèi)均呈CK>T1>T2的趨勢(shì)，且均顯著低于對(duì)照。與對(duì)照相比，T1和T2處理下‘DZS24’的最大降幅分別出現(xiàn)在第20天（30.13%）和第80天（38.98%），‘HS’的則均出現(xiàn)在第20天（34.79%，29.04%）。相關(guān)分析表明，‘DZS24’和‘HS’的SSC與輻射強(qiáng)度的相關(guān)系數(shù)分別為?0.983和?0.986，且均與對(duì)照呈極顯著相關(guān)性（P<0.01）。增強(qiáng)UV-B輻射下2個(gè)甘薯品種的SSC均隨輻射強(qiáng)度的增加而下降，且‘HS’的降幅總體上均大于‘DZS24’。

圖3 增強(qiáng)UV-B輻射下不同甘薯品種葉片的可溶性糖含量（SSC）

2.2 UV-B輻射增強(qiáng)下不同甘薯品種葉片中抗氧化酶比活力的變化

2.2.1 超氧化物歧化酶比活力SOD

從圖4可知，相同輻射下‘DZS24’和‘HS’的SOD比活力都隨生育期的增加而下降，但兩個(gè)品種表現(xiàn)出較大的不同，整個(gè)生育期內(nèi)‘DZS24’的SOD比活力大致呈T2>T1>CK的趨勢(shì)，而‘HS’波動(dòng)較大，變化趨勢(shì)不明顯。與對(duì)照相比，T1、T2處理下‘DZS24’的最大增幅分別出現(xiàn)在第40天（37.82%）和第60天（88.32%），‘HS’則分別出現(xiàn)在第40天（26.07%）和第80天（64.57%）。T1處理下‘DZS24’的SOD比活力僅第40天時(shí)顯著升高，‘HS’僅第100天時(shí)呈顯著降低；T2處理下‘DZS24’的SOD比活力均顯著升高，‘HS’在第20天和第80天顯著高于對(duì)照，第100天顯著低于對(duì)照。相關(guān)分析表明，‘DZS24’和‘HS’的SOD與輻射強(qiáng)度的相關(guān)系數(shù)分別為0.876（P<0.01）和0.735（P<0.05），可見(jiàn)二者皆與輻射強(qiáng)度密切相關(guān)，但相同輻射下‘DZS24’的增幅均明顯大于‘HS’。

圖4 增強(qiáng)UV-B輻射下不同甘薯品種葉片的超氧化物歧化酶（SOD）比活力

2.2.2 過(guò)氧化物酶比活力

‘DZS24’和‘HS’的POD比活力大致呈T1>CK> T2的趨勢(shì)。但具體看來(lái)，不同輻射下呈現(xiàn)出不同的變化趨勢(shì)，T1處理下‘DZS24’和‘HS’的變化趨勢(shì)與對(duì)照基本一致，總體隨輻射時(shí)間的增加而升高，T2處理下則均呈先升高后降低的趨勢(shì)（圖5）。與對(duì)照相比，T1處理下‘DZS24’和‘HS’的最大增幅均出現(xiàn)在第40天，分別顯著增加了1.07倍和92.50%，最大降幅分別出現(xiàn)在第80和20天，分別顯著降低了11.28%和76.88%；T2處理下‘DZS24’和‘HS’的最大降幅分別出現(xiàn)在第60天（66.25%）和第80天（83.29%）。T1處理下‘DZS24’僅第40天與對(duì)照呈顯著差異，‘HS’則均與對(duì)照呈顯著差異；T2處理下‘DZS24’除第80天外都與對(duì)照呈顯著差異，‘HS’則除第40天外都與對(duì)照呈顯著差異。相關(guān)分析表明，‘DZS24’和‘HS’的POD與輻射強(qiáng)度的相關(guān)系數(shù)分別為0.343（P>0.05）和?0.764（P<0.05）。可見(jiàn)相同輻射下‘HS’的變化幅度大于‘DZS24’，POD比活力與輻射強(qiáng)度的關(guān)系比‘DZS24’更密切。

圖5 增強(qiáng)UV-B輻射下不同甘薯品種葉片的過(guò)氧化物酶（POD）比活力

2.2.3 過(guò)氧化氫酶比活力

由圖6可看出，增強(qiáng)UV-B輻射下‘DZS24’和‘HS’的CAT比活力總體上呈先升高后下降的趨勢(shì)，但兩者存在較大差異，‘DZS24’的CAT比活力呈CK>T2>T1趨勢(shì)，‘HS’的CAT比活力上下波動(dòng)較大，趨勢(shì)不明顯。與對(duì)照相比，T1和T2處理下‘DZS24’和‘HS’的最大增幅均出現(xiàn)在第20天，分別增加28.14%、37.76%和13.30%、1.64倍，最大降幅分別出現(xiàn)在第80天（33.47%）、第40天（15.00%）、第60天（46.94%）和第100天（36.35%）。T1處理下‘DZS24’在第20?80天與對(duì)照呈顯著差異，‘HS’僅第60天、第100天與對(duì)照呈顯著差異；T2處理下‘DZS24’除第20天外均與對(duì)照無(wú)顯著差異，‘HS’僅在第20、40、100天與對(duì)照呈顯著差異。相關(guān)性分析表明，‘DZS24’和‘HS’的CAT與輻射強(qiáng)度的相關(guān)系數(shù)分別為?0.172和?0.519，二者均與輻射強(qiáng)度無(wú)顯著相關(guān)性?？梢?jiàn)UV-B輻射下2品種的CAT比活力均有不同程度的降低，而且T1

圖6 增強(qiáng)UV-B輻射下不同甘薯品種葉片的過(guò)氧化氫酶（CAT）比活力

3 結(jié)論與討論

3.1 討論

植物的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)，在抵御逆境脅迫中起著重要作用。本研究發(fā)現(xiàn)增強(qiáng)UV-B輻射下除SSC外，‘DZS24’和‘HS’的FPC和SPC均有不同程度的增加，這與郝文芳等[19]的研究結(jié)果相似，表明2個(gè)甘薯品種均能通過(guò)滲透調(diào)節(jié)來(lái)緩解逆境脅迫造成的傷害。脯氨酸是生物體蛋白質(zhì)的重要組成成分，受到逆境脅迫時(shí)，生物體內(nèi)的脯氨酸會(huì)大量積累[20]，并且抗逆性強(qiáng)的品種FPC上升更迅速[21]，增強(qiáng)輻射初期‘DZS24’的FPC均升高，‘HS’則顯著降低，高輻射劑量下‘DZS24’的FPC顯著增加，‘HS’總體上均低于對(duì)照，說(shuō)明‘DZS24’更耐UV-B輻射。然而低輻射劑量下‘DZS24’的FPC顯著降低，‘HS’則前期顯著降低后期顯著升高，這可能是由于二者對(duì)UV-B輻射的適應(yīng)性存在種間差異，‘DZS24’的葉片在UV-B輻射初期通過(guò)快速增加FPC來(lái)緩解逆境傷害導(dǎo)致的滲透壓變化，后期隨著植株的生長(zhǎng)，低強(qiáng)度UV-B輻射對(duì)其不構(gòu)成傷害，而‘HS’葉片前期受逆境脅迫而受到傷害，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的適應(yīng)于后期通過(guò)增加FPC來(lái)抵抗逆境。SPC的變化主要取決于輻射強(qiáng)度和植物對(duì)UV-B的敏感程度[22]。UV-B輻射下‘DZS24’的SPC相對(duì)較穩(wěn)定，而‘HS’則在前期無(wú)顯著變化，后期顯著升高，說(shuō)明2品種存在種間差異，‘DZS24’對(duì)UV-B輻射增強(qiáng)的敏感度小于‘HS’?？扇苄蕴羌仁侵参矬w內(nèi)主要的儲(chǔ)能物質(zhì)，又對(duì)逆境條件下的植物細(xì)胞起滲透調(diào)節(jié)作用[23]。本研究中2品種的SSC均顯著低于對(duì)照且與輻射強(qiáng)度呈極顯著負(fù)相關(guān)，與前人的研究結(jié)果相同[24]，這可能與增強(qiáng)UV-B輻射使光合作用受到抑制有關(guān)。

增強(qiáng)UV-B輻射可導(dǎo)致植物體內(nèi)的活性氧增加，植物通過(guò)增加體內(nèi)的SOD、POD和CAT等抗氧化酶來(lái)清除活性氧，其中SOD是生物體內(nèi)清除自由基的首要物質(zhì)，CAT和POD的主要作用是清除H2O2，它們相互協(xié)調(diào)最大程度地保護(hù)細(xì)胞[20]。本研究中2品種的SOD比活力均與UV-B輻射強(qiáng)度相關(guān)性較高，CAT比活力與UV-B輻射強(qiáng)度無(wú)顯著相關(guān)性，‘HS’的POD表現(xiàn)出較強(qiáng)的累積效應(yīng)，這一結(jié)果與陳宗瑜等[25]的研究結(jié)果相似。但‘DZS24’的SOD比活力在低輻射劑量下總體上均無(wú)顯著變化，高輻射劑量下均顯著升高，說(shuō)明低輻射劑量未對(duì)‘DZS24’造成傷害，而在高輻射劑量下‘DZS24’也可通過(guò)自身的調(diào)節(jié)機(jī)制適應(yīng)生長(zhǎng)環(huán)境。‘HS’的SOD和CAT比活力在增強(qiáng)UV-B輻射下均呈先升高后降低的趨勢(shì)，這與李惠梅等[26]的研究結(jié)果類似，說(shuō)明增強(qiáng)UV-B輻射下‘HS’體內(nèi)的膜脂過(guò)氧化隨輻射時(shí)間的延長(zhǎng)而加劇，導(dǎo)致膜結(jié)構(gòu)受到破壞，蛋白質(zhì)和核酸等變性，使其代謝紊亂，抑制了編碼SOD和CAT基因的表達(dá)量?！瓾S’和‘DZS24’的POD比活力在高輻射劑量下顯著降低，表明長(zhǎng)時(shí)間或高劑量UV-B輻射對(duì)甘薯葉片的生理生化活動(dòng)具有一定的抑制作用，鈍化相關(guān)保護(hù)酶的活性[27]，但‘DZS24’在輻射后期顯著升高，表明‘DZS24’具有較強(qiáng)的自身調(diào)節(jié)能力，耐受性更強(qiáng)。

3.2 結(jié)論

綜上所述，增強(qiáng)UV-B輻射均對(duì)‘DZS24’和‘HS’造成不同程度的脅迫，但其傷害程度因輻射劑量和植物特性不同而異，但總體上增加高劑量UV-B輻射下2品種啟動(dòng)的保護(hù)機(jī)制作用最強(qiáng)，而在高輻射劑量下‘DZS24’的FPC和SOD比活力顯著增加，SPC和CAT比活力無(wú)顯著變化，SSC的降幅小于‘HS’，POD比活力的變幅小于‘HS’，而‘HS’經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期輻射后各指標(biāo)均降低，據(jù)此可以推斷紫色品種甘薯‘DZS24’更能適應(yīng)UV-B輻射增強(qiáng)的環(huán)境。

[1] 祁虹,段留生,王樹(shù)林,等.全生育期UV-B輻射增強(qiáng)對(duì)棉花生長(zhǎng)及光合作用的影響[J].中國(guó)生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào),2017,25(5): 708-719.

Qi H,Duan L S,Wang S L,et al.Effect of enhanced UV-B radiation on cotton growth and photosynthesis[J].Chinese Journal of Eco-Agriculture,2017,25(5):708-719.(in Chinese)

[2] 張海麗.過(guò)量表達(dá)增強(qiáng)水稻抗UV-B輻射機(jī)制的初步研究[D].福州:福建農(nóng)林大學(xué),2009:1.

Zhang H L.Preliminary study on the mechanism of overexpression low silicon rice gene 1() to enhance rice UV-B resistance[D].Fuzhou:Fujian Agriculture and Forestry University,2009:1.(in Chinese)

[3] Brown B A,Jenkins G I.UV-B signaling pathways with different fluence-rate response profiles are distinguished in mature Arabidopsis leaf tissue by requirement for UVR8,HY5, and HYH[J].Plant Physiology,2008,146(2):576-88.

[4] Mao C X,Chen M M,Wang L,et al.Protective effect of cerium ion against ultraviolet B radiation-induced water stress in soybean seedlings[J].Biological Trace Element Research,2012, 146(3):381-387.

[5] Ning W,Peng X,Ma L,et al.Enhanced secondary metabolites production and antioxidant activity in postharvestThunb.in response to UV radiation[J].Innov Food Sci & Emerg Techn,2012,13(1):231-243.

[6] 陳貴,胡文玉,謝甫綈,等.提取植物體內(nèi)MDA的溶劑及MDA作為衰老指標(biāo)的探討[J].植物生理學(xué)通訊,1991,27(1):44-46.

Chen G,Hu W Y,Xie P T,et al.Solvent for extracting malondialdehyde in plant as an index of senescence[J].Plant Physiology Journal,1991,27(1):44-46.(in Chinese)

[7] 蘇貝貝.UV-B輻射對(duì)顛茄生理特性及次生代謝產(chǎn)物含量的影響[D].重慶:西南大學(xué),2016:27.

Su B B.Effects of UV-B on physiological characteristics and secondary metabolites content of theL.[D].Chongqing:Southwest University,2016:27.(in Chinese)

[8] 李曉陽(yáng),陳慧澤,韓榕.UV-B輻射對(duì)擬南芥種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)的影響[J].植物學(xué)報(bào),2013,48(1):52-58.

Li X Y,Chen H Z,Han R.Effect of UV-B irradiation on seed germination and seedling growth of[J]. Chinese Bulletin of Botany,2013,48(1):52-58.(in Chinese)

[9] 歐陽(yáng)磊,周冀衡,陳習(xí)羽,等.UV-B輻射對(duì)煙草形態(tài)、光合色素和抗氧化酶活性的影響[J].湖南農(nóng)業(yè)科學(xué),2012,(5):21-23.

Ouyang L,Zhou J H,Chen X Y,et al.Effects of UV-B radiation on tobacco morphology and photosynthetic pigments and activity of antioxidant enzyme in tobacco[J].Hunan Agricultural Sciences,2012,(5):21-23.(in Chinese)

[10] 彭強(qiáng),高彥祥,袁芳.紫甘薯及其花色苷的研究與開(kāi)發(fā)進(jìn)展[J].食品科學(xué),2010,31(23):401-405.

Peng Q,Gao Y X,Yuan F.Research progress on purple sweet potato and its anthocyanins[J].Food Science,2010,31(23): 401-405.(in Chinese)

[11] 吳春,孫勝敏,姜黎明,等.紫甘薯花青素的功能特性研究[J].化學(xué)與黏合,2012,34(6):13-14.

Wu C,Sun S M,Jiang L M,et al.Study on functional properties of purple sweet potato anthocyanins[J].Chemistry and Adhesion,2012,34(6):13-14.(in Chinese)

[12] 陳宗瑜.云南氣候總論[M].北京:氣象出版社,2001:47.

Chen Z Y.General discussion of Yunnan climate[M].Beijing: China Meteorological Press,2001:47.(in Chinese)

[13] 吳杏春,林文雄,郭玉春,等.UV-B輻射增強(qiáng)對(duì)水稻葉片抗氧化系統(tǒng)的影響[J].福建農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào),2001,16(3):51-55.

Wu X C,Lin W X,Guo Y C,et al.Effect of enhancing Ultraviolet-B radiation on antioxidant systems in rice seedling leaves[J].Fujian Journal of Agricultural Sciences,2001,16(3): 51-55.(in Chinese)

[14] 林文雄.水稻對(duì)UV-B輻射增強(qiáng)的生理響應(yīng)及其分子機(jī)制研究[J].中國(guó)生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào),2013,21(1):119-126.

Lin W X.Physiological responses and molecular mechanism of rice() exposed to enhanced UV-B radiation [J].Chinese Journal of Eco-Agriculture,2013,21(1): 119-126. (in Chinese)

[15] 龔燕雄,張貴合,李彩斌,等.紫甘薯新品系在云南不同地區(qū)的生長(zhǎng)表現(xiàn)及其塊根花色苷含量差異[J].云南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2017,32(4):582-587.

Gong Y X,Zhang G H,Li C B,et al.Growth performance and content of anthocyanin in new purple sweet potato lines in different regions of Yunnan[J].Journal of Yunnan Agricultural University,2017,32(4):582-587.(in Chinese)

[16]孫茂林.云南薯類作物的研究和發(fā)展[M].昆明:云南科技出版社,2003:193-194,197.

Sun M L.Research and development of potato crops in Yunnan[M].Kunming:Yunnan Science and Technology Press, 2003:193-194,197.(in Chinese)

[17] 高俊鳳.植物生理學(xué)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)[M].北京:高等教育出版社, 2006:142-143,144-147,228-230.

Gao J F.Experimental instruction in plant physiology[M]. Beijing:Higher Education Press,2006:142-143,144-147,228-230. (in Chinese)

[18] 楊鑫,李麗淑,樊吳靜,等.誘抗劑對(duì)馬鈴薯瘡痂病抗性誘導(dǎo)的生理機(jī)制[J].南方農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào),2018,49(6):1111-1117.

Yang X,Li L S,Fan W J,et al.Physiological mechanism of inducers to resistance inducing of potato scab[J].Journal of Southern Agriculture,2018,49(6):1111-1117.(in Chinese)

[19] 郝文芳,趙潔,蔡彩虹,等.3種胡枝子抗氧化酶和滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)對(duì)干旱和增強(qiáng)UV-B輻射的動(dòng)態(tài)響應(yīng)[J].環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào),2013,33(8):2349-2358.

Hao W F,Zhao J,Cai C H,et al.Dynamic response of antioxidant enzymes and osmotic adjustment substances to drought and enhanced UV-B radiation in three[J]. Acta Scientiae Circumstantiae,2013,33(8):2349-2358.(in Chinese)

[20] 楊璐,趙天宏.UV-B輻射增強(qiáng)對(duì)大豆根系活性氧代謝及抗氧化系統(tǒng)的影響[J].華北農(nóng)學(xué)報(bào),2018,33(5):174-180.

Yang L,Zhao T H.The effect of enhanced UV-B radiation on soybean root's activate oxygen metabolism and antioxidative system[J].Acta Agriculturae Boreali-Sinica,2018,33(5):174-180. (in Chinese)

[21] 鄒凱茜,商桑,田麗波,等.低溫脅迫對(duì)嫁接苦瓜幼苗滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)的影響[J].熱帶作物學(xué)報(bào),2018,39(8):1533-1539.

Zou K X,Shang S,Tian L B,et al.Effects of low temperature stress on osmotic solutes of grafted bitter gourd seedlings[J]. Chinese Journal of Tropical Crops,2018,39(8):1533-1539.(in Chinese)

[22] Nedunchezhian N,Annamalainathan K,Kulandaivelu G.Induction of heat shock-like proteins inseedlings growing under ultraviolet-B (280-320nm) enhanced radiation[J].Physiologia Plantarum,2010,85(3): 503-506.

[23] 董靖,李紅麗,董智,等.H2S對(duì)NaCl脅迫下草木樨幼苗生理指標(biāo)及抗氧化酶活性的影響[J].草業(yè)科學(xué),2018,35(10): 2430-2437.

Dong J,Li H L,Dong Z,et al.Effect of H2S on physiological indexes and antioxidant activity of sweet clover seedlings under NaCl stress[J].Pratacultural Science,2018,35(10): 2430-2437.(in Chinese)

[24] Santos I,Fidalgo F,Almeida J M,et al.Biochemical and ultrastructural changes in leaves of potato plants grown under supplementary UV-B radiation[J].Plant Science,2004, 167(4):925-935.

[25] 陳宗瑜,王毅,鐘楚.自然和人為條件下UV-B輻射減弱對(duì)煙草抗氧化酶活性的影響[J].中國(guó)農(nóng)業(yè)氣象,2010,31(3): 395-401.

Chen Z Y,Wang Y,Zhong C.Effects of solar UV-B radiation on antioxidase activity in tobacco leaf[J].Chinese Journal of Agrometeorology,2010,31(3):395-401.(in Chinese)

[26] 李惠梅,師生波.增強(qiáng)UV-B輻射對(duì)麻花艽葉片的抗氧化酶的影響[J].西北植物學(xué)報(bào),2005,25(3):519-524.

Li H M,Shi S B.Effects of enhanced UV-B radiation on antioxydative enzymes inleaves[J].Acta Botanica Boreali-Occidentalia Sinica,2005,25(3):519-524. (in Chinese)

[27] 戰(zhàn)莘曄,殷紅,李雪瑩,等.UV-B輻射增強(qiáng)對(duì)粳稻光合特性及保護(hù)酶活性的影響[J].沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2014,45(5): 513-517.

Zhan S Y,Yin H,Li X Y,et al.Effect of UV-B radiation on photosynthetic characteristics and protective enzyme activities ofrice[J].Journal of Shenyang Agricultural University, 2014,45(5):513-517.(in Chinese)

Effect Analysis of Anti-UV-B Enhancement of Two Sweet Potato Cultivars

MENG Fan-lai1,2, GUO Hua-chun1

(1. College of Agronomy and Biotechnology, Yunnan Agricultural University, Kunming 650201, China; 2. Wenshan Academy of Agricultural Sciences in Yunnan Province, Wenshan 663000)

The effects of artificial UV-B enhancement on osmoregulation substance contents and specific activity of the antioxidant enzymes and their interspecific differences of the mature leaves of potted ‘Dianziganshu24’(‘DZS24’) and ‘Huishu’(‘HS’) were studied by using colorimetry. The results showed that: under enhanced UV-B, the soluble sugar contents (SSC) significantly reduced with the UV-B enhancement, the soluble protein contents (SPC) decreased at the earlier stage and increased at the later stage with the enhancement for two cultivars. Moreover, the variation range of SSC and SPC of ‘HS’ was larger than that in ‘DZS24’. The free proline contents (FPC) increased in ‘DZS24’ and decreased in ‘HS’ with the enhancement. The specific activity of superoxide dismutase (SOD) and catalase (CAT) increased, while the peroxidase (POD) specific activity decreased with the enhancement for the two cultivars. However, the increasing range of SOD specific activity of ‘DZS24’ was larger than ‘HS’ and the variation range of POD and CAT specific activity was less than ‘HS’ under the same UV-B. Therefore the osmotic regulation and antioxidant capacity of ‘DZS24’ is stronger than ‘HS’ and more suitable for planting in low latitude plateau with the intense UV-B.

Sweet potato; UV-B radiation; Osmoregulation substance; Antioxidant enzyme specific activity

10.3969/j.issn.1000-6362.2019.05.003

孟凡來(lái),郭華春.不同甘薯品種抗UV-B輻射增強(qiáng)的效應(yīng)分析[J].中國(guó)農(nóng)業(yè)氣象,2019,40(5):293-300

2018?11?26

。E-mail: ynghc@126.com

國(guó)家農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系（CARS-09-15P）

孟凡來(lái)（1983－），博士生，主要研究甘薯栽培及逆境生理。E-mail: zmfk11@163.com